具有二階段固化特征形狀記憶環(huán)氧固化動(dòng)力學(xué)及性能研究.pdf

1、隨著熱固性形狀記憶環(huán)氧材料在空間結(jié)構(gòu)技術(shù)中應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，減少功能器件占用空間以縮小發(fā)射體積來降低成本的理念得到廣泛的關(guān)注，而空間展開結(jié)構(gòu)的應(yīng)用為解決此問題提供了有效的途徑。由于空間展開結(jié)構(gòu)采用的形狀記憶材料普遍存在形狀記憶雙向可逆性、受溫度影響大、耐熱性和力學(xué)強(qiáng)度不能滿足某些應(yīng)用等缺點(diǎn)，本課題提出了一種空間形狀記憶展開結(jié)構(gòu)剛化技術(shù)，稱為“二階段固化技術(shù)”，可較好的解決溫度對(duì)材料形狀記憶性能的不良影響，并提高材料的力學(xué)和耐熱性能。本

2、文對(duì)其可行性、材料制備條件、等溫和非等溫條件下的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、形狀記憶性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、拉伸強(qiáng)度、微觀形貌、耐熱性能以及材料的儲(chǔ)存期和穩(wěn)定性進(jìn)行了研究和探討，并建立了可以描述體系兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立反應(yīng)過程的動(dòng)力學(xué)方程。
　　本文首先根據(jù)課題需要從種類繁多的固化劑中選取了合適的常溫和潛伏型固化劑，采用非等溫DSC的方法和凝膠時(shí)間的測(cè)定對(duì)二階段固化技術(shù)的可行性進(jìn)行分析，證明“二階段固化技術(shù)”確實(shí)可行。通過不同升溫速率下的非等溫DSC測(cè)試

3、確定了最優(yōu)固化工藝，制備了不同理論固化度體系，并應(yīng)用紅外測(cè)試對(duì)體系的特征基團(tuán)和固化度進(jìn)行表征和分析。
　　然后，本文采用非等溫DSC模型擬合法中的n級(jí)反應(yīng)模型和自催化反應(yīng)模型對(duì)一階段固化和其對(duì)比體系以及二階段固化和其對(duì)比體系進(jìn)行固化動(dòng)力學(xué)研究，應(yīng)用非模型擬合法的FR，F(xiàn)WO和KAS法對(duì)以上四個(gè)體系的固化過程進(jìn)行考察以推測(cè)其反應(yīng)機(jī)理，探討潛伏型固化劑的加入對(duì)一階段固化的影響，以及在一階段固化后的體系引發(fā)二階段固化對(duì)其固化過程的影響，

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，潛伏性固化劑的加入對(duì)一階段固化幾乎沒有明顯影響，在進(jìn)行一階段固化的過程中未引發(fā)二階段固化反應(yīng)，而對(duì)于在已經(jīng)形成一定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中引發(fā)的二階段固化反應(yīng)，由于一階段反應(yīng)后體系生成大量羥基，因此對(duì)二階段固化有促進(jìn)作用。同時(shí)，建立了可以描述四個(gè)體系化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程。
　　而后，采用等溫DSC模型擬合法對(duì)以上四個(gè)體系進(jìn)行等溫條件下的固化過程研究，考察其反應(yīng)機(jī)理，探討兩個(gè)階段固化反應(yīng)的相互影響，建立了可以描述反應(yīng)過程的固化動(dòng)力學(xué)

5、方程，并應(yīng)用 FWO法對(duì)其相應(yīng)體系進(jìn)行等溫條件下時(shí)間與轉(zhuǎn)化率關(guān)系的預(yù)測(cè)，將預(yù)測(cè)結(jié)果與等溫測(cè)試結(jié)果相對(duì)比以驗(yàn)證預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，預(yù)測(cè)效果良好。
　　最后，對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試以確定其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和儲(chǔ)能模量(Er)，以Tg為參考溫度進(jìn)行形狀記憶性能測(cè)試，包括回復(fù)率、回復(fù)時(shí)間、固定率和折疊-展開循環(huán)次數(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明經(jīng)過一階段固化后的材料具有良好形狀記憶性能。通過動(dòng)力學(xué)方程和預(yù)測(cè)曲線建立一階段固化體系中轉(zhuǎn)化率與